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百人会大咖谈|动力电池的下一个黄金十年

作者:田禾 2021-04-14 11:13:00 来源:新能源汽车网

  未来十年,随着中国新能源汽车市场规模的扩大,动力电池也将迎来爆发期,有望迎来黄金发展期。

  不过,日韩企业虎视眈眈、以大众汽车为代表的国际车企纷纷入局,新一轮动力电池市场竞争格局将更加扑朔迷离。同时,在提升能量密度改善性价比和保障电池安全的前提下、电池技术有了进一步发展,然而围绕动力电池的技术路线之争也始终没有停歇。

  三元锂电池和磷酸铁锂电池的安全之争,圆柱、方形、软包三种电池形状之争以及宁德时代、比亚迪、LG化学、松下电池、特斯拉、大众,谁能抢跑新赛道,值得期待。

  近日,中国电动汽车百人会第五期主题聚焦“动力电池的下一个黄金十年”,与产业大咖进行了一场激烈的讨论。

  技术路线如何选择?

  Q:动力电池行业目前发展趋势如何?

  肖成伟:近几年,电池技术的进步取得了比较好的成果,例如广汽埃安弹匣电池、宁德时代的CTP方案、比亚迪的刀片电池等。这些技术和产品,能量密度有所提升,安全性也有了比较大的提升。

  从发展趋势来看,电池的能量密度将继续是未来非常重要的话题。实际应用过程中,我们一定要综合考虑能量密度、体积、重量、安全、寿命、成本,高比能是永远的追求。

  Q:大众集团在PowerDay发布了不同的技术路线,具体如何应用?

  穆柘睿:我们对待这个问题,应该从两个维度来考虑。

  从大众集团的战略和目标角度来说,大众一直致力于技术发展的前沿,对各种电池技术路线都进行了长期的研发。目前,大众已经三元锂电池应用在量产车型当中,未来几年也会推出第一款使用磷酸铁锂的车型。同时,大众对于固态电池也在进行不断的投资和研发。

  从技术随着时间发展的角度来看,大众希望一直在适当的时间节点,找到具有现实相关意义的技术,进行更好的研发和应用。

  大众汽车集团旗下拥有丰富的品牌和针对不同细分人群的车型,不同的车型对于电池系统的技术需求存在差异。例如,运动车型、高性能的车型对于电池的要求实际是非常高的,既需要满足电池的性能、快充等各方面,也要更好地满足高性能豪华车型驾驶风格。对于量产车型,更需要关注的则是如何提高性价比,降低成本。

  Q:大众的标准电芯什么时候能够在中国国产?与国轩高科的合作现在进展怎么样?

  穆柘睿:对大众而言,与国轩高科的合作非常重要。现在电动汽车的需求增长非常快,相应地电池电芯的需求发展也非常快,我们的战略就是找到合作伙伴,与合作伙伴一起发展。同时,我们有自己的投资,我们也在建立超级工厂。通过混合的战略,可以让我们更好地发展。

  徐兴无:我们与大众是战略合作,新能源汽车在全球是不可逆转的趋势,中国发展也非常快。以大众为代表的欧洲发展也非常快,既然是一个非常快的、具有美好前景的产业,双方强强联合,符合大的趋势。

  在研发方面,大众与国轩高科成立了联合项目团队。我是中方的负责人,有一个管理团队,下面有各个技术团队,针对我们的目标进行联合攻关,但是有一个原则,所有国轩电池的产品指标和各项性能都必须满足大众的要求,才能把国轩的电池装到大众的车上。

  合作的过程中,我们也学到了很多东西,包括技术的严谨的程度、工程的思维等。在电芯技术方面,我们有优势,大众在管理、品质控制方面都有很强的优势。

  Q:电池有方形、圆柱、软包等各种形状,大众的标准化电芯,怎么选择?

  穆柘睿:对于我们来说,我们在考虑电池的几何形状的时候需要考虑的因素包括电池的安全性、电池的成本、电池的形状,我们最终认为结合大众汽车集团自身的情况,方形电池最能够满足要求。

  由于大众汽车集团有众多的汽车车型,对于电池的需求量非常大,所以动力电池的几何形状需要能够满足众多车型的需求、同时还能够满足量的需求。同时,还需要考虑电池是不是可以容纳不同的化学成份。

  Q:AIONY上市目标锁定了月销5000台,广州埃安在电池领域这两年一直在发力,包括石墨烯电池、新发布的弹匣电池等,广州埃安布局的逻辑是什么?

  古惠南:AIONY是搭载弹匣电池的第一款车。目前,电动车有五大痛点:续航问题、充电问题、安全问题、成本问题、残值问题,都在影响着整个行业的发展。

  目前,行业把安全问题变成第一问题,所以我们一直这几年在大力关注安全。弹匣电池的发展,就是希望能够在安全上跨出一大步,弹匣电池不等于把电池的安全问题得到了彻底解决,但是的确是行业一大进步。三元锂电池做到了PACK级不着火,应该说是行业的突破,接下来会在其他车上也逐步搭载切换。这项技术可以用与我们三元锂电池,也可以用在磷酸铁锂上。

  另外,我们年初提出石墨烯基电池和硅负极电池,通过石墨烯基解决快速充电的问题,通过硅负极电池实现更长的里程问题。硅负极和石墨烯基技术,我们会搭载在不同的车上,满足不同车辆的需求。

  Q:弹匣电池在安全性方面,广汽做了哪些工作努力?

  古惠南:弹匣电池技术不单单是我们广州埃安单方面做的,也结合了很多电池厂的很多技术。我们不生产电芯,所以很多涉及电芯技术的改进,中航锂电等合作伙伴提供了很多技术。我们自己做的PACK、BMS管理系统,也增加了很多安全的应用。过去很多人对电池的理解是它就像手机电池,买回来之后一直用到报废,但是,实际上车载动力电池跟整车关联度是很高的,全生命周期性能会发生变化,使用场景也不一样、用途不一样也会发生变化。

  Q:如何看待固态电池?

  穆柘睿:大众集团正在紧锣密鼓的研发固态电池。从技术的可能性来讲,应该会很快,但是从成本和商业化角度来讲,还需要一定的时间。什么时候可以商业化,不仅仅是技术可行性问题,更多的要考虑成本。

  徐兴无:真正的固态电池是要用锂金属作为负极,最终有几个问题还未解决。一是要用全固态的电解质,而不是现在的隔膜,目前解决起来还有非常大的困难;二,锂在循环过程中即使没有锂枝晶,也要面对粉化的问题、循环寿命的问题。目前锂金属负极全固态电池还有很长的路要走,投入应用估计是十年以后的事情。

  半固态电池不一定用锂金属作为负极,可以用高硅的负极、高镍的正极,中间也有隔膜,有固态电解质,还有少量的电解液。半固态电池是在在目前工艺、技术方面比较成熟的前提下,可以快速实现的方案。

  半固态电池国轩高科一直都在进行布局,我们原来的研发目标是2025年实现真正的产业化,但根据目前的进度判断,肯定会提前。

  古惠南:我们也在跟合作方一起在探讨这个事情,我们也有计划会在短期内推出,但我们现在比较感兴趣的还是先推硅负极电池,因为我们的硅负极电池有很多优势。

  肖成伟:高比能电池是永恒的追求。提高能量密度的同时要保证安全性,这是大家现在关注的两个重点方向。

  提高能量密度就会带来安全的风险和安全的隐患,在安全性上我们要做提升。我们现在做固液混合的锂离子电池,减少电解液的使用,加入一些固态电解质,这样对电池的安全性会有比较好的提升。随着能量密度的提高,需要进一步通过技术创新提升电池的安全性。

  目前可以采用固液混合的方案,逐步提升电池的能量密度,安全性相对液态锂离子而言会有比较好的提升。

  整车企业自建电池厂是大势所趋?

  Q:整车企业为什么要生产电池,会不会成为一个未来趋势?

  穆柘睿:我们自己必须要于电池系统的设计有非常深入的了解,这是为什么我们要自己做电池的原因。我们需要考虑客户对于电动车各种各样的需求,例如,驾驶的性能、成本的需求、整车整体性能的需求等。

  可以预见的是,无论是在欧洲还是中国,电动车市场的市场份额在未来几年会快速中成长,对于动力电池需求在未来几年中也会大幅增加。们需要重点研判如何能够去满足市场的需求,因此我们需要同时设立起跟我们这些合作伙伴和供应商之间的战略合作网络。通过自己的投资和战略合作伙伴的合作,混合的战略可以让我们更好地发展。

  因此,大众集团的策略是:一方面,通过自己要大量生产电池,同时也与合作伙伴及供应商共同生产;另外一方面,为了确保电池能够满足市场日益增长的需求,合作的同时也要重点开发电池相关的技术,从而进一步拓展自己生产电池的能力。

  古惠南:汽车电池跟手机电池是不一样的,动力电池的生命周期起码要超过10年,甚至20年,而这10年、20年内汽车电池的性能一直在发生变化,这种变化不仅仅是电池化学自己本身在变化,跟每款车、使用环境、驾驶习惯等都是有关联的,而这部分恰恰是电池厂不掌握的。电池厂企业的强项是电芯以及化学体系和电池的结构。

  车企研究电池,本质上并不是说一定要取代电池厂生产电池,而是因为如果车企不研究电池,和电池厂之间的结合就会会有障碍,产品竞争力、性能、质量可靠性、耐久性方面就会存在缺憾的。无论主机厂是否生产电池,但研究电池是必然的趋势。

  徐兴无:这个问题关注了很长时间,也争论了很长时间。原来的一种说法是,整车厂一定要做电池,因为就像发动机一样,车企的核心零部件一定要掌握在自己手里自己做。但是整车厂是以机械部分为主的,电池是电化学的,一个是“死”的,一个是“活”的。而且,电池比较复杂,电化学、电池的性能、新的技术路线,如果没有看准,就可能会出现问题。

  两年前,大众要在中国寻找合作伙伴,形成一种战略合作关系,找到了我们,最开始是供应链的关系,之后大众入股了高轩高科。我认为整车厂和电池厂的联姻应该是最佳的模式,因为各有优势,联姻之后能够发挥双方优势。

  很多人问,大众控股了国轩高科之后,会不会影响和别的整车厂合作,是竞争的关系、排他的关系?不会。国轩高科与其他整车厂合作,同样能够获得利润。在跟其他整车厂交流过程中,他们也觉得,国轩与大众合作以后,国轩的研发实力、资本实力、品牌实力、管理、供应链全方位都有所提升。

  Q:未来电池电机的供应,可能存在三种方式,专业的电池厂,整车厂自己的电池,两者合资的工厂,哪种模式是最好的?

  古惠南:我们跟宁德时代有一个合资厂,今年会投产。从总体来讲,主机厂自己生产、合资合作、第三方配套将并存,每家企业走的路可能会不太一样。

  Q:电动化对产业生态的改变大,电池企业和整车企业的关系应该说现在还没有定型,未来还需要不断的博弈,如何找到更好的平衡点?

  肖成伟:目前,电池厂和整车厂之间是相互依存、相互帮助的关系,新能源汽车相对燃油车来说目前市场份额还很小。不同整车企业在不同的发展阶段,会采用不同的商业策略进行电池产业的布局,例如,做到10万辆的时候,整车厂有可能不会去建电池厂,可以购买电池,或者与电池厂进行合资,提升对电池资源的掌控能力。如果整车厂做到30万台或者50万台,很多整车厂将会建自己的电池厂。新能源汽车达到一定规模,技术相对比较稳定和成熟的情况下,整车厂建自己的电池厂,对电池供应链管理、成本降低、质量管控等等都会有很大的支撑。

  Q:目前,电池市场宁德时代、LG、松下、比亚迪几家头部企业占据着大量的市场份额,但是随着特斯拉、大众,包括越来越多我们本土的整车企业造电池,未来整个电池格局会有怎样的变化?

  肖成伟:整车厂对零部件的选择不会局限于一家企业,这样对成本、进度、质量等各个方面的控制会比较有利。每家整车厂选择动力电池企业应该在3家左右,国内这么多整车厂,将选择相同供应商的情况做一下排除,中国动力电池企业存在10-20家的可能性是非常大的。

  徐兴无:关于产业的集中度,事实上,太集中了不好、太分散了也不好,一家独大是不可能的,或者一两家也是不可能的,一定要有个竞争,但是也不能太多。我国动力电池企业从2015年170余家减少到现在的30几家,最后可能剩下10—20家,活的好的应该是3—5家。因为日韩竞争到最后也就剩下2-3家。未来,中小的电池厂想进整车厂将会越来越难。

  Q:电池回收应该由整车企业承担主要责任、还是电池企业承担主要责任?对电池回收做了哪些准备?

  古惠南:关于动力电池的回收,国家有法规,电池的责任是在汽车厂,回收责任是在我们主机厂。很多主机厂目前没有独立的电池回收企业,大多数还是包给第三方有资质的电池回收公司。我们广汽集团专门成立了电池回收的企业,接下来广汽集团关于电池回收和循环利用,我们会在广汽集团内部来做规划和实施,这个过程还要跟一些第三方合作。

  徐兴无:国家文件规定是整车厂负责电池的回收,但事实上我们具体的操作时,跟整车厂在签电池供应协议合同的时候,明确规定电池厂必须把电池回收做好。整车厂做电池回收经验以及各方面准备尚不充足。

  作为电池厂,国轩高科早有布局,早在2010年就开始专门研究电池回收。目前,国轩高科对退役的动力电池回收包括两块,一个叫梯次利用,一个叫资源回收。

  梯次利用是指电池退役以后还有残值,特别是磷酸铁锂电池,在80%或者75%容量情况下再进行循环,衰减只有5%左右,还是可以继续使用的。2009年的那些电池,回收以后再进行梯次利用,给中国铁塔等做储能,实现了梯次利用和对残余价值的利用。

  梯次利用结束以后,再进行资源回收。所谓资源回收,就是先进行自动识别、信息识别,然后进行拆解,拆解以后分类提取镍、钴、锰、锂等。

  当然,希望国家在这方面有更多的支持政策,解决相应的法律法规问题。大量的废旧电池不仅对社会造成污染,同时也将造成资源浪费,只有真正循环起来,才能激活这个产业。

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